SoCs avançados trazem mudanças nos designs de IoT médica

No espaço médico e farmacêutico, a Internet das Coisas (IoT) tem o potencial de remodelar radicalmente a forma como os dispositivos médicos atendem a médicos, enfermeiras e hospitais e melhorar a qualidade de vida e o atendimento médico aos pacientes. E só recentemente é que os avanços nos projetos de sistema em chip (SoC) capacitaram engenheiros e designers a finalmente decifrar o código em dispositivos médicos conectados.

Alguns desses avanços no design de SoC incluem novos circuitos integrados que reduzem simultaneamente o consumo de energia, reduzem a quantidade de espaço da placa necessária para os componentes e reduzem os custos dos componentes. A adição de baterias descartáveis ​​aos dispositivos médicos IoT foi outro grande salto à frente, necessário por razões de integração de componentes e pegada, bem como abordar a eliminação segura dos próprios dispositivos médicos. Ambos os desenvolvimentos tornaram a engenharia de dispositivos médicos conectada mais viável em termos de lista de materiais (BOM), consumo de energia e logística de fabricação.

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Como os dispositivos médicos conectados melhoram os resultados dos pacientes

A IoT já está criando novas oportunidades para dispositivos médicos atenderem melhor a médicos e pacientes, adicionando conectividade a dispositivos tradicionalmente offline.

Observe os medidores de glicose conectados. Os pacientes os usam como um adesivo, com a agulha sob a pele medindo o açúcar no sangue e, em seguida, transmitindo essa informação para um aplicativo no smartphone do usuário. Esta não é apenas uma alternativa sem dor e mais duradoura para diabéticos que não precisam mais furar seus dedos constantemente para tirar sangue, mas também fornece uma nova maneira de reunir e armazenar dados sobre os níveis de glicose dos pacientes em tempo real, feita de forma conveniente acessíveis em seus telefones para referência fácil mais tarde.

Os inaladores inteligentes são outra aplicação inovadora de conectividade em dispositivos médicos. Com os inaladores tradicionais, os pacientes asmáticos são instruídos a aguardar cerca de 30-60 segundos entre as inalações para que o medicamento seja mais eficaz. Mas um estudo publicado no início deste ano descobriram que 84% dos pacientes não esperavam 30 segundos (o tempo mínimo recomendado) entre as inalações.

Na verdade, 54% nem esperaram 15 segundos. Quando os pacientes não usam o inalador corretamente, eles não estão recebendo a dosagem adequada do medicamento. Consequentemente, os dispositivos não são tão eficazes quanto poderiam e deveriam ser. E, claro, o paciente não tem ideia de que não está usando o inalador corretamente porque um médico não está ali fornecendo esse feedback.

Adicionar conectividade ao inalador aborda esse problema diretamente. Os inaladores inteligentes medem o uso do dispositivo em tempo real, dando aos pacientes feedback imediato sobre a eficácia de suas inalações, a dosagem que estão recebendo, a frequência com que a estão recebendo e assim por diante. Essa é uma informação útil para os pacientes porque lhes dá lembretes imediatos sobre quando e como usar seus inaladores para obter o efeito total. Mas também é útil para as empresas farmacêuticas. Em vez de avaliar a eficácia de seus dispositivos com base em questionários de usuários (que muitas vezes são preenchidos por pacientes com base em como eles acham que estão usando o inalador, em vez de seu comportamento real), as empresas obtêm dados imediatos e precisos sobre o comportamento do usuário e pode ajustar conforme necessário.

Os medidores de pressão arterial (PA) são outro exemplo de dispositivos médicos que foram aprimorados, tornando-os mais inteligentes. Normalmente, se você precisar medir sua pressão arterial, faça isso no consultório médico. Mas, para muitos pacientes, uma ida ao consultório médico é um momento estressante. Apenas estar em um consultório médico ou hospital pode elevar a leitura da pressão arterial de uma pessoa mais alto do que o normal, resultando em um número impreciso. Usar um medidor de pressão arterial conectado em casa pode ajudar a garantir uma leitura mais típica da PA em repouso, que é então transmitida para a nuvem para acesso do consultório médico. São informações de alta qualidade para o médico e o paciente, levando a diagnósticos e prescrições mais precisos.

Se há uma linha comum para esses e outros aplicativos de dispositivos médicos conectados, como remendos de termômetro contínuo ou dispositivos de injeção inteligente, é este:Mais e melhores dados melhoram o atendimento ao paciente. Dispositivos médicos inteligentes capacitam as empresas farmacêuticas e médicas a construir enormes bancos de dados que coletam feedback de pacientes em tempo real e de alta qualidade sobre tudo, desde a eficácia dos medicamentos até o quão disciplinado é o uso pelo paciente. Esse banco de dados é alimentado por informações de comportamento do usuário em tempo real fornecidas por dispositivos conectados, o que, por sua vez, dá aos médicos insights mais precisos sobre como tratar seus pacientes e capacita esses pacientes a fazer ajustes em seus próprios planos de tratamento (por exemplo, informando-os se eles não estão tomando o suficiente da dosagem pretendida de um inalador ou não estão tomando regularmente o suficiente).

Superando desafios de design

Embora a conectividade e os dispositivos médicos inteligentes sejam uma virada de jogo para pacientes e médicos, eles são uma tendência relativamente recente. Durante anos, os engenheiros de dispositivos médicos foram restringidos por uma série de fatores proibitivos.

O custo, como sempre, é um dos grandes desafios. A lista de materiais, tanto para o SoC quanto para os componentes externos necessários para projetar um medidor de pressão arterial inteligente ou um inalador inteligente, tem sido um grande obstáculo para os engenheiros que tentam fornecer conectividade significativa para essas aplicações.

O consumo de energia e a vida útil também têm sido os principais obstáculos ao projeto. Os dispositivos médicos costumam ter uma vida útil longa, de 18 meses a quatro anos. É muito tempo de uso e, se o SoC não estiver consumindo energia de maneira eficiente, ele simplesmente não será capaz de atender às necessidades do usuário. De que serve um medidor de glicose inteligente para alguém com diabetes se a bateria não pode durar mais do que alguns meses antes de se esgotar?

Somente abordando os problemas de custo e área ocupada, os engenheiros podem ampliar o alcance e a disponibilidade dos dispositivos médicos conectados. Integrar baterias de óxido de prata como parte do design do chip é um caminho a seguir. Seu design pequeno e fino facilita a integração no chip. Sua baixa capacidade, quando acoplada a um conversor DC / DC, reduz a tensão e garante que a capacidade da bateria seja capaz de funcionar por uma janela de 18 meses a quatro anos, com energia de sobra. Sua natureza descartável significa que os pacientes podem jogar fora com segurança seus inaladores ou injetores, incluindo a bateria, após o uso. E sua acessibilidade ajuda a reduzir os custos gerais de BOM para o dispositivo também.

Uma mudança radical para dispositivos médicos e a IoT

Embora a indústria de dispositivos médicos possa não ser conhecida por seus ciclos de revisão rápidos, é difícil não ver a rapidez com que o solo está mudando sob os pés desses engenheiros. Ainda estamos no início para dispositivos médicos inteligentes e conectados, mas o roteiro é claro:novas soluções de SoC que otimizam a integração de componentes, reduzem os custos de BOM e reduzem o consumo de energia pela metade - junto com a explosão de armazenamento em nuvem e big data - criaram um mercado mais fértil do que nunca para que dispositivos médicos inteligentes decolem e forneçam feedback em tempo real aos pacientes sobre a eficácia dos medicamentos e ajudem a melhorar a qualidade de vida geral.

—Adrie Van Meijeren é gerente do grupo de marketing de produto para conectividade de baixa energia na Dialog Semiconductor.